研究操作参数和几何参数对轴向螺旋串联混合器在溶剂萃取过程中性能的影响

《Canadian Journal of Chemical Engineering》：Investigating the effect of operational and geometric parameters on the performance of an axial spiral series mixer in the solvent extraction process

研究轴向螺旋搅拌器在混合水相与有机相时的性能，分析转速、O/A比、pH及挡板对Cu2?提取率的影响。实验表明，最优条件（600 rpm，O/A=1.2，pH=2.5，带挡板）180秒内提取率达99.5%，且轴向浓度均匀；无挡板时径向间隙导致提取率下降6.5%，浓度分布轴向不均。Sherwood数显示搅拌器强化了质量传递。

　　

摘要

本文研究了轴式螺旋搅拌器在不同测试条件下混合两种水相和有机相在罐中的性能，并确定了其对铜离子提取的影响。研究了转速、液固比（O/A）、pH值以及罐内挡板参数的影响。同时，也进行了无挡板条件下的实验，以研究无挡板时径向叶片间隙对混合效果的影响。通过测量总传质系数和谢伍德数（Sherwood number）来评估传质过程。对装有较大挡板且直径较大的搅拌罐壁上的九个采样点进行检测后发现，除了搅拌器的转速外，铜离子的提取效率还受到挡板存在、液固比以及pH值的影响，且这些因素的影响顺序依次为：挡板存在、液固比、pH值。在最佳实验条件下（转速600转/分钟，液固比1.2，pH值2.5，并使用挡板），搅拌180秒后铜离子的提取效率已达到99.5%。此外，搅拌后的流体轴向浓度分布均匀。对于直径较小的搅拌罐（即无挡板的情况）的实验结果表明，在相同最佳条件下（转速600转/分钟，液固比1.2，pH值2.5），搅拌360秒后，搅拌器与罐壁之间的径向距离对铜离子提取效率仅有6.5%的负面影响，且观察到流体浓度在轴向方向上不均匀。所有实验中获得的较高谢伍德数值（在300秒内）进一步表明，这种搅拌器设计相较于纯扩散方式具有更好的性能。